KR101485932B1 - 공구경로의 생성방법 및 생성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 근사곡선 등을 산출하지 않고, 간이한 연산식에 의하여 새로운 공구경로를 신속하게 생성하는 것을 목적으로 하고 있으며, 미리 정해진 복수의 가공점을 순차 직선으로 연결하여 얻어지는 복수열의 공구경로(PA) 상의 하나의 가공점(Pi)을 수정가공점(Pt)으로 하고, 이러한 수정가공점(Pt)의 주위에 있는 복수열의 공구경로 상의 점을 거리산출점(Pu)으로 하며, 수정가공점(Pt)으로부터 각각의 거리산출점(Pu)까지의 거리(L)를 산출하는 거리산출순서와, 거리산출순서에 의하여 산출된 거리(L)가 소정값(△L) 이내인 거리산출점(Pu')을 추출하는 추출순서와, 추출순서에 의하여 추출된 거리산출점(Pu')의 위치 데이터와 수정가공점(Pt)의 위치 데이터의 평균값을 산출하는 평균값 산출순서와, 평균값 산출순서에 의하여 산출된 평균값에 의하여 수정가공점(Pt)의 위치 데이터를 수정하며, 수정 후의 가공점(Pt')의 위치 데이터에 근거하여 새로운 공구경로(PA')를 생성하는 데이터 수정순서를 포함한 순서로 공구경로를 생성한다.

Description

공구경로의 생성방법 및 생성장치{Method and device for generating tool path}
본 발명은, 워크의 가공시의 공구경로를 생성하는 공구경로의 생성방법 및 생성장치에 관한 것이다.
일반적으로, 수치제어 공작기계에 의하여 워크를 가공하는 경우, 가공 프로그램에는 좌표성분을 포함하는 가공지령점의 데이터(가공점 데이터)에 의하여 복수열의 공구경로가 설정된다. 이때, 서로 인접한 공구경로 사이에서 가공면의 법선방향에서의 가공점 데이터에 편차가 있으면, 가공면에 단차가 발생하여, 워크의 가공형상이 손상된다. 이러한 공구경로 사이의 단차를 제어하기 위하여, 하나의 공구경로(이하, 제 1 공구경로라고 함)의 연속한 가공지령점(가공점) 사이에, 그 공구경로의 양측의 공구경로(이하, 제 2, 제 3 공구경로라고 함)를 이용하여 보조점을 삽입하고, 이들 연속한 가공점과 보조점과의 근사곡선에 의하여 공구경로를 생성하도록 한 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이러한 특허문헌 1에 기재된 장치에서는, 제 1 공구경로 상의 연속한 가공점의 중심점을 구하고, 그 중심점으로부터 제 2, 제 3 공구경로에 각각 수선(垂線)을 그어, 제 2, 제 3 공구경로 상에 있어서 제 1 공구경로 상의 연속한 가공점에 대응하는 가공점을 각각 구한다. 이들 각 공구경로 상의 가공점을 이용하여 각 공구경로의 근사곡선을 각각 산출하고, 이들 근사곡선과 제 1 공구경로의 중심점으로부터 그어진 수선의 발의 위치에 근거하여 보조점을 도출한다.
하지만, 상기 특허문헌 1에 개시된 장치와 같이, 복수의 공구경로의 근사곡선을 산출하여 보조점을 도출하도록 한 것에서는, 처리가 번잡하고, 공구경로의 생성에 시간이 걸린다.
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본공개특허공보 2000-353006호
본 명세서 내용 중에 포함되어 있음.
본 발명은, 워크의 가공시의 공구경로를 생성하는 공구경로의 생성방법으로서, 미리 정해진 복수의 가공점을 순차 직선으로 연결하여 얻어지는 복수열의 공구경로 상의 하나의 가공점을 수정가공점으로 하고, 이 수정가공점의 주위에 있는 복수열의 공구경로 상의 점을 거리산출점으로 하며, 수정가공점으로부터 각각의 거리산출점까지의 거리를 산출하는 거리산출순서와, 거리산출순서에 의하여 산출된 거리가 소정값 이내인 거리산출점을 추출하는 추출순서와, 추출순서에 의하여 추출된 거리산출점의 위치 데이터와 수정가공점의 위치 데이터의 평균값을 산출하는 평균값 산출순서와, 평균값 산출순서에 의하여 산출된 평균값에 의하여 수정가공점의 위치 데이터를 수정하여, 수정 후의 가공점의 위치 데이터에 근거하여 새로운 공구경로를 생성하는 데이터 수정순서를 포함한다.
또한, 본 발명은 워크의 가공시의 공구경로를 생성하는 공구경로의 생성장치로서, 미리 정해진 복수의 가공점을 순차 직선으로 연결하여 얻어지는 복수열의 공구경로 상의 하나의 가공점을 수정가공점으로 하고, 이러한 수정가공점의 주위에 있는 복수열의 공구경로 상의 점을 거리산출점으로 하며, 수정가공점으로부터 각각의 거리산출점까지의 거리를 산출하는 거리산출부와, 거리산출부에 의하여 산출된 거리가 소정값 이내인 거리산출점을 추출하는 추출부와, 추출부에 의하여 추출된 거리산출점의 위치 데이터와 수정가공점의 위치 데이터의 평균값을 산출하는 평균값 산출부와, 평균값 산출부에 의하여 산출된 평균값에 의하여 수정가공점의 위치 데이터를 수정하여, 수정 후의 가공점의 위치 데이터에 근거하여 새로운 공구경로를 생성하는 데이터 수정부를 구비한다.
본 명세서 내용 중에 포함되어 있음.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 공구경로 생성장치를 가지는 공작기계 전체의 개략구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 공구경로 생성장치가 적용되기 전의 공구경로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 공구경로 생성장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5의 (a), (b)는 본 발명에서의 공구경로 생성장치의 적용에 따른 새로운 공구경로의 생성을 설명하는 도면이다.
도 6의 (a), (b)는 본 발명에서의 공구경로 생성장치의 정밀 모드를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 5의 (a), (b)의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 3의 평균값 연산부에서의 가중평균의 처리를 설명하는 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 공구경로 생성장치의 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 공구경로 생성장치를 가지는 공작기계 전체의 개략 구성을 나타내는 도면이고, 일례로서 입형의 머시닝 센터를 나타내고 있다.
베드(1) 상에는 컬럼(column)(2)이 세워 설치되고, 컬럼(2)에는 직선이송기구를 통하여 상하방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 주축 헤드(3)가 지지되어 있다. 주축 헤드(3)에는 주축을 통하여 아래방향으로 공구(4)가 설치되어 있다. 공구(4)는, 예를 들어 엔드밀이고, 주축 헤드(3) 내의 스핀들 모터에 의하여 회전구동된다. 베드(1) 상에는 직선이송기구를 통하여 수평방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 새들(saddle)(5)이 지지되고, 새들(5) 상에는 Y축 방향과 직교하는 수평방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 테이블(6)이 지지되어 있다. 직선이송기구는, 예를 들어 볼나사와 볼나사를 회전 구동하는 서보 모터에 의하여 구성된다. 이러한 구성에 의하여, 공구(4)와 워크(W)가 직교 3축 방향(X, Y, Z방향)으로 상대이동하고, 워크(W)가 가공된다.
스핀들 모터 및 각 서보 모터는, 각각 가공 프로그램에 따라서 제어장치(10)에 의하여 제어된다. 가공 프로그램에는 미리 공구경로로서 공구(4)의 이동궤적이 설정되고, 이러한 공구경로를 따라서 워크(W)에 대하여 공구(4)가 상대이동한다.
가공 프로그램은, 주지의 CAD/CAM 시스템을 이용하여 작성된다. 즉, 워크(W)의 가공 형상에 대응한 CAD 데이터에 근거하여, 매우 작은 직선 지령의 집합인 CAM 데이터가 작성된다. 이러한 CAM 데이터는 방대한 양의 점의 그룹 데이터로 이루어지므로, 가공 프로그램에 적합한 데이터양이 되도록, CAM 데이터로부터 소정의 룰에 따라서 데이터를 솎아, 복수의 가공지령점(이하, 단순히 가공점이라고 하거나, 또는 블록 끝점이라고 하는 경우도 있음)을 포함하는 가공 프로그램이 작성된다.
이러한 가공 프로그램에는, 가공점의 좌표 데이터(이하, 위치 데이터, 가공점 데이터, 또는 블록 끝점 데이터라고 하는 경우도 있음)가 블록 형식으로 주어져 있다. 가공개시점에서 가공종료점까지의 가공점의 총 수를 N으로 하면, 각 가공점에는 1 내지 N까지의 가공점 번호가 붙어 있고, 이러한 번호 순서로 가공점(P)(블록 끝점)을 순차 연결함으로써, 워크 가공시의 공구궤적의 지령값인 공구경로가 얻어진다. 한편, 이하에서는 가공점 번호 1~N을 이용하여 각 가공점을 P1, P2, …, PN으로 나타낸다. 도 2는, 이렇게 하여 작성된 가공 프로그램에 의한 공구경로의 일례를 나타내는 도면이고, 3차원의 곡면 형상의 가공면을 따른 복수열의 공구경로(PA)가 나타나 있다.
이와 같이 CAD 데이터 및 CAM 데이터를 통하여 복수열의 공구경로를 생성하는 경우, CAD 상에서 가공 형상을 정의(모델링)할 때의 형상 오차나, CAD에서 CAM으로 형상 데이터를 주고 받을 때의 근사오차 등에 기인하여, 공구경로 사이에서 가공점 위치에 편차가 발생한다. 즉, 도 2의 공구경로(PA1, PA2)에 나타내는 바와 같이, 다른 공구경로와 비교한 경우, 가공면에 대하여 법선방향으로의 위치 어긋남(△L)(경로오차)이 발생한다. 그 결과, 가공면에 단차 또는 요철이 발생하게 되어, 매끄러운 가공면 형상을 얻을 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 공구경로 사이에서 가공점 위치에 편차가 있었던 경우에도, 매끄러운 가공면 형상을 얻을 수 있도록, 다음과 같이 가공점 위치를 수정한 새로운 공구경로를 생성한다.
도 3은, 제어장치(10)의 구성을 나타내는 블록도이다. 제어장치(10)는 CAM(11)에 의하여 생성된 가공 프로그램(12)을 판독하여, 워크 가공시의 새로운 공구경로를 생성하는 공구경로 생성장치(20)와, 공구경로 생성장치(20)에 의하여 생성된 공구경로를 포함하는 가공 프로그램(13)에 따라, 공작기계에 설치된 이송축 구동용의 각 모터(15)를 제어하며, 공구경로에 따라서 워크(W)에 대하여 공구(4)를 상대이동시키는 수치제어장치(30)를 가진다. 수치제어장치(30)는, 가공 프로그램(13)에 설정된 NC 데이터를 판독하는 프로그램 판독부(31)와, 모터(15)의 가감속을 제어하는 가감속 제어부(32)와, X방향, Y방향 및 Z방향의 각 이송축의 목표이동량을 연산하는 보간(補間)연산부(33)를 포함한다.
도 4는, 공구경로 생성장치(20)의 구성을 나타내는 블록도이다. 공구경로 생성장치(20)는, CPU, ROM, RAM 그 밖의 주변 회로 등을 가지는 연산처리장치를 포함하여 구성되며, 프로그램 판독부(21)와, 모드 전환부(22)와, 거리산출점 설정부(23)와, 거리연산부(24)와, 데이터 추출부(25)와, 평균값 연산부(26)와, 데이터 수정부(27)를 가진다.
프로그램 판독부(21)는, CAD/CAM 시스템에 의하여 작성된 가공 프로그램의 블록 끝점 데이터, 즉, 가공점의 3차원 좌표 데이터(가공점 데이터)를 순차 판독한다. 도 5의 (a)는, 프로그램 판독부(21)로 판독된 가공점(P)을 순차 직선으로 연결하여 얻어지는 공구경로(PA)(PA1~PA5)를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 후술하는 바와 같이 하나의 가공점(P)을 수정가공점(Pt)으로서 설정하고, 그 수정가공점(Pt)으로부터 소정 범위 내에 있는 공구경로 상의 각 점까지의 거리를 연산하다. 한편, 여기에서는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 수정가공점(Pt)을 중심으로 한 전후 5패스 만큼의 경로(PA1~PA5)가 소정 범위로서 정해진다. 이 때문에, 프로그램 판독부(21)는, 수정가공점(Pt)을 중심으로 한 전후 5패스만큼의 공구경로(PA1~PA5)에 상당하는 수 △N의 가공점 데이터를 판독하여, 메모리에 저장한다.
1패스만큼의 데이터수는, 공구(4)의 이송량과 가공점 피치(가공점간의 간격)에 의하여 정해진다. 예를 들어, 공구(4)의 이송량이 100mm이고 가공점 피치가 0.1mm일 때, 1패스만큼으로서 1000점, 전체적으로 △N=5000점의 가공점 데이터가 판독된다. 이 경우, 수정가공점(Pt)이 Pi(i번째의 가공점 데이터)일 때, 1~N의 범위 내에 있어서 P(i+1-△N/2)~P(i+△N/2)의 가공점 데이터가 판독된다. 구체적으로는, 예를 들어 N이 10000, Pt가 P5000일 때, P2501~P7500의 가공점 데이터가 판독되고, Pt가 P1000일 때, P1~P3500의 가공점 데이터가 판독되며, Pt가 P9000일 때, P6501~P10000의 가공점 데이터가 판독된다.
모드 전환부(22)는, 예를 들어 사용자에 의하여 조작되는 스위치에 의하여 구성되고, 공구경로 생성 모드를 간이 모드와 정밀 모드 중 어느 하나로 전환한다. 한편, 공장 출하시에 미리 공구경로 생성 모드를 어느 하나로 전환해 두고, 사용자에 의한 모드 전환을 불가능하게 하여도 좋다.
다음에서는, 우선 공구경로 생성 모드가 간이 모드로 전환되어 있는 것으로 하고, 거리연산부(24), 데이터 추출부(25) 및 평균값 연산부(26)의 처리를 설명한다.
거리연산부(24)는 프로그램 판독부에서 판독된 가공점 데이터(3차원 좌표성분)에 근거하여, 수정가공점(Pt)으로부터 공구경로(PA1~PA5) 상의 다른 가공점(Pu)까지의 직선거리(L)를 산출한다.
데이터 추출부(25)는, 가공점(Pu) 중에서 수정가공점(Pt)으로부터의 거리(L)가 미리 정해진 소정값(L1) 이내인 가공점(Pu')을 추출한다. 소정값(L1)은, 예를 들어 동일한 공구 경로 상에서의 인접하는 가공점간의 거리와 거의 같은 정도의 값으로 설정된다. 따라서, 데이터 추출부(25)에서는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이 수정가공점(Pt)을 중심으로 한 반경(△L1)의 구형상 영역(점선 영역(A))에 포함되는 복수의 가공점(Pu')이 추출된다.
평균값 연산부(26)는 수정가공점(Pt)으로 추출된 가공점(Pu')과의 좌표성분마다의 평균값을 산출한다. 즉, 수정가공점(Pt)의 X좌표값과 각 가공점(Pu')의 X좌표값을 가산하고, 그 전체를, 가산한 데이터수로 뺄샘함으로써, X좌표 성분의 평균값을 산출한다. Y좌표 성분 및 Z좌표 성분에 대해서도, 마찬가지로 평균값을 산출한다. 이에 의하여 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가공점(Pi)을 수정가공점(Pt)으로 하여, 그 위치 데이터를 수정한 새로운 가공점(Pt')을 얻을 수 있다.
평균값 산출처리가 종료되면, 수정가공점(Pt)을 가공점(Pi)에서 다른 가공점(Pi+1)으로 변경하고, 상술한 처리를 반복한다. 즉, 1번째 가공점(P1)에서 N번째 가공점(PN)까지 순차 수정가공점(Pt)을 변경하고, 일련의 처리를 반복하여 실행한다. 이 경우, 다른 가공점(Pu)(도 5의 (a))의 평균값 산출처리가 이미 종료되었더라도 거리연산부(24)는 평균값 산출 전의 위치 데이터를 이용하여 다른 가공점(Pu)까지의 거리(L)를 산출한다. 즉, 도 5의 (b)의 가공점(Pi+1)을 수정가공점(Pt)으로 하여 가공점(Pi)까지의 거리(L)를 산출하는 경우, 가공점(Pi)의 위치 데이터는 평균값 산출 전의 값이 이용된다.
P1~PN까지의 평균값 산출처리가 종료되면, 데이터 수정부(27)로부터의 지령에 의하여, 가공 프로그램(12)의 가공점 데이터가 바뀌어 쓰여, 새로운 가공 프로그램(13)이 작성된다. 즉, 각 블록 끝점의 위치 데이터가 수정 후의 위치 데이터로 바뀌어 쓰인다. 이들 수정 후의 블록 끝점을 순차 연결함으로써, 도 5의 (b)의 점선에 나타내는 바와 같은 새로운 공구경로(PA')를 생성할 수 있다. 한편, 모든 가공점의 평균값 산출처리가 종료된 후가 아니라, 각 가공점(Pi)의 평균값 산출처리가 종료될 때마다, 가공 프로그램을 바꿔 쓰도록 하여도 좋다.
이와 같은 새로운 공구경로(PA')에 있어서는, 수정 후의 가공점(Pt')의 위치 데이터가 그 주위의 가공점(Pu')의 위치 데이터에 의하여 평균화되어 있다. 이 때문에, 가공 프로그램(12)으로부터 판독된 가공점 데이터에 가공면에 대한 법선방향으로의 위치 어긋남(△L)(도 2)이 있었다고 하여도, 그 위치 어긋남(△L)을 저감할 수 있어, 매끄러운 워크 가공면 형상을 얻을 수 있다.
다음으로, 모드 전환부(22)에서 공구경로 생성 모드가 정밀 모드로 전환되어 있는 경우의 처리를 설명한다. 도 6의 (a)는, 프로그램 판독부(21)에서 판독된 가공 프로그램(12)에서의 공구경로(PA)의 일례를 나타내는 도면이고, 도면에서는 가공점(Pa~Pe)에 의하여 공구경로(PA)가 나타나 있다. 한편, Pa는 프로그램 판독부(21)가 판독한 최초의 점이다.
거리산출점 설정부(23)는, 이 공구경로(PA) 상에 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이 Pa를 시작점으로 하여 미리 정해진 길이(△w)의 거리마다 복수의 설정점(Pw)을 설정한다. 설정점(Pw)은, 도 5의 (a)에 나타내는 소정 범위의 공구경로(P1~P5)의 전체에 걸쳐 설정되고, 이들 설정점(Pw)위 위치 데이터는 메모리에 저장된다. 한편, △w는 메모리의 기억용량을 고려하여, 예를 들어 동일 경로 상에서 인접하는 가공점 사이의 거리의 1/3~1/2배 정도로 설정된다.
거리연산부(24)는, 설정점(Pw)의 위치 데이터에 근거하여, 수정 가공점(Pt)으로부터 각 설정점(Pw)까지의 거리(L)를 산출한다. 데이터 추출부(25)는, 산출된 수정가공점(Pt)으로부터의 거리(L)가 소정값(L1) 이내인 설정점(Pw')을 추출한다. 평균값 연산부(26)는, 수정가공점(Pt)과 추출된 설정점(Pw')의 좌표성분마다의 평균값을 산출한다. 이에 따라 수정가공점(Pt)의 위치 데이터를 수정한 새로운 가공점(Pt')을 얻을 수 있다.
평균값 산출처리가 종료되면, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 수정가공점(Pt)을 가공점(Pi)으로부터 다른 가공점(Pi+1)으로 변경하고, 상술한 처리를 반복한다. 이러한 경우도, 간이 모드에서와 마찬가지로, 거리연산부(24)에서는 이미 다른 가공점의 평균값 산출처리가 종료되었더라도, 평균값 산출 전의 위치 데이터를 이용하여 다른 가공점까지의 거리(L)를 산출한다. 모든 가공점(P1~PN)에 대한 평균값 산출처리가 종료되면, 데이터 수정부(27)로부터의 지령에 의하여 가공 프로그램(12)의 가공점 데이터가 바뀌어 쓰이고, 새로운 공구경로를 포함한 가공 프로그램(13)이 작성된다.
이러한 정밀 모드에서의 가공점 데이터의 수정처리에 있어서는, 공구경로(PA) 상에 가공점 간격보다 세밀하게 설정점(Pw)을 설정하기 위하여, 간이 모드보다 많은 점을 이용하여 좌표 성분의 평균화 처리를 행할 수 있다. 이 때문에, 수정가공점(Pt)이 주위 형상의 영향을 받기 쉬워, 보다 매끄러운 워크 가공면을 형성할 수 있다.
본 실시형태에 따른 공구경로 생성방법의 대표적인 동작을 정리하면 다음과 같다.
우선, 프로그램 판독부(21)에서 CAD/CAM 시스템에 의하여 생성된 가공 프로그램(12)을 판독하고, 수정가공점(Pt)을 중심으로 한 소정수(△N)의 블록 끝점의 데이터를 메모리에 저장한다. 모드 전환부(22)에서 간이 모드가 설정되어 있는 경우에는, 거리연산부(24)에서, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이 수정가공점(Pt)으로부터 그 주위에 있는 다른 가공점(Pu)까지의 거리(L)를 산출한다(거리산출순서).
이어서, 데이터 추출부(25)에서 산출된 거리(L)가 소정값(△L) 이내인 가공점(Pu')을 추출하고(추출순서), 평균값 연산부(26)에서 추출된 가공점(Pu')의 위치 데이터와 수정가공점(Pt)의 위치 데이터의 평균값을 산출한다(평균값 산출순서). 이상의 처리를 수정가공점(Pt)을 가공점(P1~PN)까지 순차 변경하여 반복한 후, 데이터 수정부(27)로부터의 지령에 의하여 각 가공점(P1~PN)의 위치 데이터를 수정하고, 새로운 공구경로(PA')를 생성한다(데이터 수정순서).
한편, 모드 전환부(22)에서 정밀 모드가 설정되어 있는 경우에는, 거리산출점 설정부(23)에서 공구경로(PA) 상에 소정의 거리 간격(△w)으로 설정점(Pw)을 설정하고, 거리연산부(24)에서 수정가공점(Pt)으로부터 각 설정점(Pw)까지의 거리(L)를 산출한다.
이어서, 데이터 추출부(25)에서 산출된 거리(L)가 소정값(△L) 이내인 설정점(Pw')을 추출하고, 평균값 연산부(26)에서 추출된 설정점(Pw')의 위치 데이터와 수정가공점(Pt)의 위치 데이터의 평균값을 산출한다. 수정가공점(Pt)을 가공점(P1~PN)까지 순차 변경하여 반복한 후, 데이터 수정부(27)로부터의 지령에 의하여 각 가공점(P1~PN)의 위치 데이터를 수정하고, 새로운 공구경로(PA')를 생성한다. 이상의 처리를 수정가공점(Pt)을 가공점(P1~PN)까지 순차 변경하여 반복한 후, 데이터 수정부(27)로부터의 지령에 의하여 각 가공점(P1~PN)의 위치 데이터를 수정하여, 새로운 공구경로(PA')를 생성한다.
본 실시형태에 따르면 다음과 같은 작용효과를 나타낼 수 있다.
(1) 간이 모드에 있어서는, 미리 정해진 복수열의 공구경로(PA) 상의 하나의 가공점(Pi)을 수정가공점(Pt)으로 하고, 그 수정가공점(Pt)으로부터 다른 가공점(Pu)까지의 거리(L)를 산출하여, 산출된 거리(L)가 소정값(△L) 이내인 가공점(Pu')을 추출하고, 추출된 가공점(Pu')의 위치 데이터와 수정가공점(Pt)의 위치 데이터의 평균값을 산출하여, 이 평균값에 의하여 수정가공점(Pt)의 위치 데이터를 수정하고(Pt'), 새로운 공구경로(PA')를 생성하도록 하였다. 이에 따라 가공 프로그램(12)에 설정된 가공점 데이터에 편차가 있어도 가공면에 단차가 발생하지 않아, 매끄러운 워크 가공 형상을 얻을 수 있다. 또한, 간이한 연산식에 의하여 수정가공점(Pt)을 Pt'로 수정할 수 있으므로, 가공점의 수정에 필요한 처리시간을 단축할 수 있어, 새로운 공구경로(PA')를 신속하게 생성할 수 있다.
(2) 정밀 모드에 있어서는, 복수열의 공구경로(PA) 상에 가공점 간격보다 세밀한 간격으로 설정점(Pw)을 설정하는 동시에, 수정가공점(Pt)으로부터 각 설정점(Pw)까지의 거리(L)를 산출하여, 산출된 거리(L)가 소정값(△L) 이내인 설정점(Pw')을 추출하고, 추출된 설정점(Pw')의 위치 데이터와 수정가공점(Pt)의 위치 데이터의 평균값을 산출하여, 이 평균값에 의하여 수정가공점(Pt)의 위치 데이터를 수정하고 새로운 공구경로(PA')를 생성하도록 하였다. 이에 따라, 간이 모드에 비하여, 보다 매끄러운 워크 가공 형상을 얻을 수 있다.
(3) 모드 전환부(22)에서 보다 신속하게 공구경로를 생성할 수 있는 간이 모드와, 보다 매끄러운 공구경로를 생성할 수 있는 정밀 모드로 공구경로 생성 모드를 전환할 수 있게 하였기 때문에, 사용자의 다양한 요구에 쉽게 대응할 수 있다.
(4) 거리연산부(24)에서는 위치수정 전의 가공점 데이터를 이용하여 수정가공점(Pt)으로부터의 거리(L)를 연산하도록 하였으므로, 수정가공점(Pt)의 설정순서에 상관없이, 일정한 공구경로(PA')를 얻을 수 있다.
한편, 상기 실시형태(간이 모드)에서는, 데이터 추출부(25)에서 수정가공점(Pt)으로부터의 거리(L)가 소정값(△L) 이내인 가공점(Pu')을 추출하도록 하였는데, 추출부의 구성은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 7에 나타내는 바와 같이, 수정가공점(Pt)을 가지는 공구경로(PA3)를 제외한 공구경로(PA1, PA2, PA4, PA5) 상에, 거리(L)가 소정값(△L) 이내인 복수의 가공점(Pu')이 있는 경우(점선영역 A), 공구경로(PA1, PA2, PA4, PA5)마다 수정가공점(Pt)에 가장 근접한 단일 가공점(Pu'')만을 추출하여, 이들 Pu''와 Pt의 평균값을 구하도록 하여도 좋다. 이 경우, 가공점 번호가 연속하는 가공점(Pi)은 동일 패스 상에 있다고 가정하고, 가공점 번호가 연속하는 가공점(Pi) 중에서 거리(L)가 가장 짧은 것을 추출하면 된다. 정밀 모드에 있어서도 마찬가지로, 각 공구경로 상에 복수의 설정점(Pw')을 추출한 경우에, 그 중에서 수정가공점(Pt)에 가장 근접한 설정점(Pw'')만을 추출하도록 하여도 좋다.
상기 실시형태(간이 모드)에서는, 데이터 추출부(25)에 의하여 추출된 가공점(Pu')과 수정가공점(Pt)을 단순평균 하도록 하였는데, 평균값 산출부의 구성은 이것으로 한정되지 않고, 예를 들어 가중평균하도록 하여도 좋다. 도 8은, 가중평균의 계산방법의 일례를 설명하는 도면이다. 도면 중에 수정가공점(Pt)을 P1, 데이터 추출부(25)에서 추출된 각 가공점(Pu')을 P2~P4로 하고, 수정가공점(P1)으로부터 각 가공점(P2~P5)까지의 길이를 각각 L2~L5로 하고 있다. 이때, n을 임의의 자연수로 하여 도면의 식 (I), (II)로부터 a를 산출하고, 식 (III)에 대입함으로써 평균값(Q1)의 좌표를 산출할 수 있다.
Figure 112013033377135-pct00001
Figure 112013033377135-pct00002
Figure 112013033377135-pct00003
이와 같이 가중평균에 의하여 수정가공점(Pt)의 위치 데이터를 수정함으로써, 수정가공점(Pt)에 가까운 점(도 8에서는 P4)일수록 평균값에 주는 영향이 커진다. 이 때문에, 수정가공점(P1)과 가공점(P2~P5)의 거리(L)가 커져서 편차가 생기는 경우, 단순한 평균으로는 원래의 점(P1)과 평균화 후의 점(Q1)의 거리가 멀어지기 쉽고, 공구경로에 굴곡이 발생하기 쉬운데, 가중평균으로 함으로써 굴곡의 발생을 억제할 수 있다. 한편, n은 무게의 정도를 나타내는 계수이고, n이 클수록 원래의 점(P1)이 움직이기 어려워진다. 도 8에서는 Pu'를 4점으로 하였는데, Pu'가 3점 이하 또는 5점 이상이어도 마찬가지로 평균값을 산출할 수 있다. 정밀 모드에서도 마찬가지로, 수정가공점(Pt)과 설정점(Pw')의 가중평균값을 산출할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 거리연산부(24)에서 수정가공점(Pt)으로부터 다른 가공점(Pu)까지의 거리, 또는 공구경로 상에 등간격으로 설정된 설정점(Pw)까지의 거리(L)를 산출하도록 하였는데, 가공점(Pu) 또는 설정점(Pw) 이외의 점을 거리산출점으로 하여 설정하여도 좋으며, 거리산출부의 구성은 상술한 것으로 한정되지 않는다.
평균값 연산부(26)에서 산출된 평균값에 의하여 수정가공점(Pt)의 위치 데이터를 수정하고, 수정 후의 가공점(Pt')의 위치 데이터에 근거하여 새로운 공구경로(PA')를 생성하는 것이라면, 데이터 수정부(27)의 구성은 어떠한 것이어도 좋다. 예를 들어, 수정 후의 가공점(Pt')의 위치 데이터를 이용하여 근사곡선을 산출하고, 근사곡선을 따라서 새롭게 가공점을 설정함으로써 새로운 공구경로(PA')를 생성하도록 하여도 좋다.
모든 가공점(P1~PN)을 순차 수정가공점(Pt)으로 치환하여 평균값 연산처리를 실행하고, 새로운 공구경로(PA')를 생성하도록 하였는데, 일부의 가공점(예를 들어, 1점만)을 수정가공점(Pt)으로 치환하여 평균값 연산처리를 실행함으로써, 새로운 공구경로(PA')를 생성하도록 하여도 좋다.
상기 실시형태에서는, 공작기계에 설치되는 제어장치(10)에, 공구경로 생성장치(20)와 수치제어장치(30)를 설치하고, 공구경로 생성장치(20)로부터의 지령에 의하여 가공 프로그램(12)을 가공 프로그램(13)으로 치환하도록 하였는데, 공구경로 생성장치(20)로부터 수치제어장치(30)의 가감속 제어부가 해석 가능한 가공지령을 출력하도록 하여도 좋다. 공구경로 생성장치(20)를 수치제어장치(30)의 내부 또는 CAM(11)의 내부에 설치하도록 하여도 좋다. 제어장치(10)와는 다른 컴퓨터에, 공구경로 생성장치(20)를 설치하도록 하여도 좋다. 상기 실시형태에서는, 공구경로 생성장치(20)를 머시닝 센터에 적용하도록 하였는데, 워크의 가공시의 공구경로를 생성할 필요가 있는 다른 공작기계에도 본 발명의 공구경로 생성장치를 마찬가지로 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가공점에서 복수열의 공구경로 상의 거리산출점까지의 거리를 산출하고, 그 평균값을 이용하여 새로운 공구경로를 생성하도록 하였으므로, 근사곡선 등을 산출하지 않고, 간이한 연산식에 의하여 새로운 공구경로를 신속하게 생성할 수 있다.
10: 제어장치
20: 공구경로 생성장치
21: 프로그램 판독부
22: 모드 전환부
23: 거리산출점 설정부
24: 거리연산부
25: 데이터 추출부
26: 평균값 연산부
27: 데이터 수정부
30: 수치제어장치
Pt, Pt': 수정가공점
PA, PA': 공구경로

Claims (7)

  1. 워크의 가공시에서의 공구경로를 생성하는 공구경로의 생성방법으로서,
    미리 정해진 복수의 가공점을 순차 직선으로 연결하여 얻어지는 복수열의 공구경로 상의 하나의 가공점을 수정가공점으로 하고, 상기 복수열의 공구경로 중, 상기 수정가공점으로부터 소정 범위 내에 있는 상기 복수열의 공구경로 상의 점을 거리산출점으로 하며, 상기 수정가공점에서 각각의 상기 거리산출점까지의 거리를 산출하는 거리산출순서와,
    상기 거리산출순서에 의하여 산출된 거리가 소정값 이내인 거리산출점을 추출하는 추출순서와,
    상기 추출순서에 의하여 추출된 거리산출점의 위치 데이터와 상기 수정가공점의 위치 데이터의 평균값을 산출하는 평균값 산출순서와,
    상기 평균값 산출순서에 의하여 산출된 평균값에 의하여 상기 수정가공점의 위치 데이터를 수정하고, 수정 후의 가공점의 위치 데이터에 근거하여 새로운 공구경로를 생성하는 데이터 수정순서를 포함하는 공구경로의 생성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리산출점은, 상기 복수의 가공점 중, 상기 수정가공점으로부터 상기 소정 범위 내에 있는 상기 공구경로 상에서의, 상기 수정가공점 이외의 가공점이고,
    상기 거리산출순서에서는, 상기 수정가공점으로부터 상기 수정가공점 이외의 가공점까지의 거리를 산출하는 공구경로의 생성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리산출점은, 상기 복수열의 공구경로 상에 등간격으로 설정된 복수의 설정점이고,
    상기 거리산출순서에서는, 상기 수정가공점에서 상기 복수의 설정점까지의 거리를 산출하는 공구경로의 생성방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평균값 산출순서에서는, 상기 수정가공점의 위치 데이터에 대하여, 상기 추출순서에 의하여 추출된 상기 거리산출점의 위치 데이터를 가중평균하여 상기 평균값을 산출하는 공구경로의 생성방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    더욱이 상기 추출순서에서는, 상기 수정가공점을 가지는 공구경로를 제외한 공구경로마다 상기 거리산출순서에 의하여 산출된 거리가 상기 소정값 이내이고, 또한 상기 수정가공점에 가장 근접한 가공점을 상기 거리산출점으로 하여 추출하는 공구경로의 생성방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 수정가공점을 상기 하나의 가공점으로부터 다른 가공점으로 순차 변경하고, 변경된 수정가공점마다 상기 거리산출순서와 상기 추출순서와 상기 평균값 산출순서를 반복하여, 상기 수정가공점마다의 위치 데이터의 평균값을 산출하며,
    상기 데이터 수정순서에서는, 이들 수정가공점마다의 위치 데이터의 평균값에 의하여, 각 수정가공점의 위치 데이터를 수정하고, 수정 후의 가공점의 위치 데이터에 근거하여 새로운 공구경로를 생성하는 공구경로의 생성방법.
  7. 워크의 가공시에서의 공구경로를 생성하는 공구경로의 생성장치로서,
    미리 정해진 복수의 가공점을 순차 직선으로 연결하여 얻어지는 복수열의 공구경로 상의 하나의 가공점을 수정가공점으로 하고, 상기 복수열의 공구경로 중, 상기 수정가공점으로부터 소정 범위 내에 있는 공구경로 상의 점을 거리산출점으로 하며, 상기 수정가공점으로부터 각각의 상기 거리산출점까지의 거리를 산출하는 거리산출부와,
    상기 거리산출부에 의하여 산출된 거리가 소정값 이내인 거리산출점을 추출하는 추출부와,
    상기 추출부에 의하여 추출된 거리산출점의 위치 데이터와 상기 수정가공점의 위치 데이터의 평균값을 산출하는 평균값 산출부와,
    상기 평균값 산출부에 의하여 산출된 평균값에 의하여 상기 수정가공점의 위치 데이터를 수정하고, 수정 후의 가공점의 위치 데이터에 근거하여 새로운 공구경로를 생성하는 데이터 수정부를 구비하는 공구경로의 생성장치.

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